ไดกลีเซอไรด์

โครงสร้างเคมีของไดกลีเซอไรด์ 1-palmitoyl-2-oleoyl-glycerol

โครงสร้างทางเคมีของ 1,3-diacylglycerols โดย R¹ และ R² คือสายโซ่ข้างของกรดไขมัน

ไดกลีเซอไรด์ (อักษรโรมัน: di-glyceride, diglyceride, diacyl-glycerol ตัวย่อ: DAG) เป็นกลีเซอไรด์ที่ประกอบด้วยโซ่กรดไขมันคู่ ที่มีพันธะโคเวเลนต์กับโมเลกุลกลีเซอรอล (glycerol) ผ่านเอสเทอร์ (พันธะเอสเทอร์) ในโมเลกุล 1-palmitoyl-2-oleoyl-glycerol ที่แสดงในรูป จะเห็นโซ่กรดไขมันคู่ที่มาจากกรดไขมันปาล์ม (palmitic acid) และกรดไขมันมะกอก (oleic acid) ไดกลีเซอไรด์อาจจะมีกรดไขมันแบบอื่น ๆ ที่ตำแหน่ง C-1 และ C-2 หรือที่ตำแหน่ง C-1 และ C-3 กลีเซอรอลที่มีโซ่กรดไขมันที่ตำแหน่ง 1,2 จะมีลักษณะเป็นไคแรล (chiral คือไม่เหมือนกับภาพที่สะท้อนในกระจก) ส่วนกลีเซอรอลที่มีโซ่ที่ตำแหน่ง 1,3 จะมีลักษณะเป็นไคแรลถ้าเป็นโซ่กรดไขมันที่ไม่เหมือนกัน

ไดกรีเซอไรด์สามารถทำหน้าที่เป็นสารลดแรงตึงผิวและมักใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์ในอาหารแปรรูป น้ำมันที่อุดมด้วย DAG (โดยเฉพาะ 1,3-DAG) ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางว่าสามารถเป็นสารทดแทนไขมัน เนื่องจากความสามารถในการยับยั้งการสะสมของไขมันในร่างกาย มียอดจำหน่ายรวมต่อปีประมาณ 200 ล้านเหรียญสหรัฐในญี่ปุ่นตั้งแต่เปิดตัวผลิตภัณฑ์ในช่วงปลายคริสต์ทศวรรษ 1990 จนถึงปี ค.ศ. 2009

การผลิต

ไดกรีเซอไรด์ เป็นส่วนประกอบย่อยของน้ำมันจากเมล็ดพืชหลายชนิด โดยมีปริมาณอยู่ที่ ≈ 1–6% หรือในกรณีของน้ำมันเมล็ดฝ้ายมีมากถึง 10% การผลิตในภาคอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ทำได้โดยปฏิกิริยากลีเซอรอไลซิสระหว่างไตรกลีเซอไรด์และกลีเซอรอล วัตถุดิบในกระบวนการนี้อาจเป็นไขมันและน้ำมันทั้งจากพืชและสัตว์

สารเติมแต่งอาหาร

ไดกลีเซอไรด์ร่วมกับโมโนกลีเซอไรด์ (รวมกันเป็นสารเติมแต่งอาหาร E471) เป็นสารเติมแต่งอาหารทั่วไปที่ใช้เป็นอิมัลซิฟายเออร์ ป้ายโภชนาการที่แสดงค่าไขมันรวมไขมันอิ่มตัว และไขมันทรานส์ในอาหาร จะไม่รวมโมโนกลีเซอไรด์และไดกลีเซอไรด์ เพราะว่าไขมันโดยมากที่มีในอาหารเป็นประเภทไตรกลีเซอไรด์

ไดกลีเซอไรด์ที่มีขายอาจจะทำมาจากไขมันสัตว์เช่นจาก วัว ควาย หมู หรือปศุสัตว์ประเภทอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับเขตประเทศ หรืออาจจะมาจากไขมันพืชเช่น ถั่วเหลือง หรือพืชวงศ์ผักกาดสกุล Brassica ซึ่งผ่านการแปรสภาพ (hydrogenation) ขึ้นอยู่กับความต้องการและวัตถุดิบที่มี นอกจากนั้นแล้วยังสามารถสังเคราะห์โดยวิธีอื่น ๆ อีกด้วย มักใช้เป็นผลิตภัณฑ์ในการผลิตขนมอบ (เช่น เค้ก) ในเครื่องดื่ม ไอศกรีม เนยถั่วลิสง หมากฝรั่ง เนยเทียม และขนมหวาน

ปัญหากับผู้ที่รับประทานเจ

แม้ว่าสารเติมแต่งอาหาร E471 โดยหลักจะทำมาจากไขมันพืช แต่บางครั้งก็มีการใช้ไขมันสัตว์โดยที่ไม่สามารถบอกได้จริง ๆ ว่าไม่มี แต่ให้สังเกตว่า กรดไขมันที่มาจากแหล่งทั้งสองมีโครงสร้างทางเคมีที่เหมือนกัน

ผู้รับประทานเจที่ต้องการหลีกเลี่ยงไขมันสัตว์ โดยทั่วไปจะหลีกเลี่ยงสารเติมแต่งอาหารประเภทนี้ นอกจากจะมั่นใจว่าทำมาจากไขมันพืชแน่นอน นอกจากนั้นแล้วเพราะอาจจะมีไขมันหมู ชาวมุสลิมและชาวยิวจะหลีกเลี่ยงผลิตภัณฑ์ที่มี E471 นอกจากจะรู้ว่าทำมาจากไขมันพืช

กลไกทางชีวภาพ

การกระตุ้นโปรตีนไคเนส ซี

การแตกของ PIP2 เป็น IP3 และ DAG เป็นการเริ่มต้นการปลดปล่อยแคลเซียมภายในเซลล์และการกระตุ้น PKC หมายเหตุ: PLC ไม่ใช่สารมัธยันตร์ (ภาพอาจทำให้สับสน) โดยแท้จริงแล้วเป็นตัวเร่งการแยก IP3/DAG

ในการส่งสัญญาณทางชีวเคมี ไดอะซิลกลีเซอรอลทำหน้าที่เป็นโมเลกุลไขมันส่งสัญญาณที่สอง และเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการไฮโดรไลซิสของฟอสโฟลิพิด ฟอสฟาติดิลิโนซิทอล 4,5 บิสฟอสเฟต (phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate; PIP₂) โดยเอนไซม์ฟอสโฟลิเปส ซี (PLC) (เอนไซม์ที่อยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์) ปฏิกิริยาเดียวกันก่อให้เกิดอิโนซิทอลตริสฟอสเฟต (inositol trisphosphate; IP₃) แม้ว่าอิโนซิทอลตริสฟอสเฟตจะแพร่กระจายเข้าสู่ไซโตซอล แต่ไดอะซิลกลีเซอรอลยังคงอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์เนื่องจากคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ IP₃ ช่วยกระตุ้นการปลดปล่อยแคลเซียมไอออนจากร่างแหเอนโดพลาซึมแบบเรียบ ที่ซึ่ง DAG เป็นตัวกระตุ้นทางสรีรวิทยาของโปรตีนไคเนส ซี (PKC) ผลผลิตของ DAG ในเมมเบรนช่วยให้สามารถเคลื่อนย้าย PKC จากไซโทซอลไปยังเยื่อหุ้มเซลล์

การกระตุ้นการทำงานของ Munc13

ไดอะซิลกลีเซอรอลแสดงให้เห็นว่ามีการกระทำบางอย่างที่กระตุ้นให้เกิดการปลดปล่อยเวสิเคิลผ่านการมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนไพรเมอร์ก่อนไซแนปส์ตระกูล Munc13 การเกาะกันทางโมเลกุลของ DAG เข้ากับโดเมน C1 ของ Munc13 ช่วยเพิ่มความสามารถในการหลอมรวมที่สมบูรณ์ของถุงไซแนปส์ ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยที่มีศักยภาพ

ไดอะซิลกลีเซอรอลสามารถถูกเลียนแบบได้โดยสารประกอบโฟร์โบลเอสเทอร์ (phorbol esters) ที่ส่งเสริมให้เกิดเนื้องอก

อื่น ๆ

นอกเหนือจากการกระตุ้น PKC แล้ว ไดกรีเซอรอลยังมีกลไกภายในเซลล์อื่น ๆ อีกมากมาย:

• แหล่งสำหรับพรอสตาแกลนดิน
• สารตั้งต้นของ endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol
• ตัวกระตุ้นของตระกูลย่อยของช่องสัญญาณไอออนบวกที่กำหนดความเป็นไปได้ชั่วครู่ของตัวรับ transient receptor potential canonical (TRPC), TRPC3/6/7

เมแทบอลิซึม

กลีเซอรอล-3-ฟอสเฟต

การสังเคราะห์ไดอะซิลกลีเซอรอลเริ่มต้นด้วย กลีเซอรอล-3-ฟอสเฟต ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของกระบวนการไกลโคไลซิส (โดยปกติจะอยู่ในไซโทพลาซึมของตับ หรือเซลล์เนื้อเยื่อไขมัน) เริ่มแรก กลีเซอรอล-3-ฟอสเฟต ถูกเพิ่มหมู่อะซิลด้วยอะซิลโคเอนไซม์เอ (acyl-CoA) เพื่อสร้างกรดไลโซฟอสฟาติดิก ซึ่งจะถูกเพิ่มหมู่อะซิลกับอะซิลโคเอนไซม์เออีกโมเลกุลหนึ่ง เพื่อให้ได้กรดฟอสฟาติดิก จากนั้นกรดฟอสฟาติดิกจะผ่านปฏิกิริยาดีฟอสฟอรีเลชัน ได้เป็นไดอะซิลกลีเซอรอล

ไขมันในอาหารส่วนใหญ่ประกอบด้วยไตรกลีเซอไรด์ เนื่องจากไตรกลีเซอไรด์ไม่สามารถดูดซึมโดยระบบย่อยอาหารได้ไตรกลีเซอไรด์จึงต้องถูกย่อยด้วยเอนไซม์เป็นโมโนอะซิลกลีเซอรอล, ไดอะซิลกลีเซอรอล หรือกรดไขมันอิสระ (ดูเพิ่ม แหล่งที่มาของกรดไขมัน, การย่อยอาหาร, การดูดซึม, การขนส่งในเลือดและการจัดเก็บ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม) ไดอะซิลกลีเซอรอลเป็นสารตั้งต้นของไตรอะซิลกลีเซอรอล (ไตรกลีเซอไรด์) ซึ่งเกิดจากการเติมกรดไขมันตัวที่สามลงในไดอะซิลกลีเซอรอล ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของไดกรีเซอไรด์อะซิลทรานสเฟอเรส (DGAT)

เนื่องจากไดอะซิลกลีเซอรอลถูกสังเคราะห์ผ่านกรดฟอสฟาติดิกจึงมักจะมีกรดไขมันอิ่มตัวที่ตำแหน่ง C-1 บนส่วนหลัก (moiety) ของโมเลกุลกลีเซอรอลและกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่ตำแหน่ง C-2

ไดอะซิลกลีเซอรอลสามารถถูกปฏิกริยาฟอสโฟรีเลตชัน กลายเป็นกรดฟอสฟาติดิกได้โดยเอนไซม์ไดอะซิลกลีเซอรอลไคเนส

ความต้านทานต่ออินซูลิน

การกระตุ้น PKC-θ โดยไดอะซิลกลีเซอรอล อาจทำให้เกิดภาวะดื้อต่ออินซูลินในกล้ามเนื้อโดยการลดกิจกรรม PI3K ที่เกี่ยวข้องกับ IRS1 ในทำนองเดียวกันการกระตุ้น PKCε โดยไดอะซิลกลีเซอรอล อาจทำให้เกิดภาวะดื้อต่ออินซูลินในตับ

ดูเพิ่ม

• ลิพิด
• โมโนกลีเซอไรด์
• ไตรกลีเซอไรด์
• สารเติมแต่งอาหาร E471